三星堆博物馆位于三星堆遗址的东北角，四川省广汉市西侧鸭河岸，被誉为历史文化名城。距成都北38公里，德阳南26公里。它是一个大型现代主题博物馆。博物馆的基础是一九九二年八月，并于一九九七年十月正式向公众开放。
三星堆博物馆是三星堆遗址建成的专题博物馆，主要在三千年前的古蜀时期收藏和展出数千件青铜器，玉器和金器。中国古代的梦幻艺术，迷失文明的遗产，这里是三星堆文化最好的学习场所。
三星堆博物馆面积约33公顷，其中造林面积80％以上。博物馆内设有两个展厅，包括第一展厅和第二展厅。展示面积近12000平方米。第一展厅展出金，铜，玉，石，陶等，第二展厅特别用于展示青铜器。
博物馆建成开放以来，国内外已有300多万游客。自1993年以来，三星堆文物已经在瑞士，德国，英国，丹麦，美国，日本，澳大利亚，法国等地出现，令人惊叹。
三星堆博物馆馆体外形追求与地貌、史迹及文物造型艺术的相结合，融原始意味和现代为一体，旨在表现出三星堆文化及三星堆文明。馆外配置有仿古祭祀台和供现代文体活动的大型表演场；有古典风格的附属建筑群和餐饮娱乐设施；有草坪、水域湖面、假山、水车；还有儿童乐园。博物馆主体建筑外形追求与地貌、史迹及文物造型艺术相结合的神韵，也体现了博物馆“馆园结合”之特色。
三星堆博物馆的成立令人重新认识了巴蜀文化，改变历史学界的观点，即：与中原地区相比，古代巴蜀地区是一个相对封闭的地方，与中原文明没有关联或很少有交往。而三星堆博物馆及其遗址证明，它应是中国夏商时期前后，甚至更早的一个重要的文化中心，并与中原文化有着一定的联系，验证了古代文献中对古蜀国记载的真实性。以前历史学界认为，中华民族的发祥地是黄河流域，然后渐渐的传播到全中国，而三星堆的发现将古蜀国的历史推前到5000年前，证明了长江流域与黄河流域一样同是中华民族的发祥地，证明了长江流域地区存在过不亚于黄河流域地区的古文明，有观点认为三星堆代表了古羌人彝人文化。
基本陈列
综合馆:
综合馆陈展金、铜、玉、石、陶等各类文物，以类设题，因题见意，纵向贯通、横向展开，介绍古蜀历史及三星堆古蜀国在各个领域取得的辉煌成就。该馆以三星堆遗址全景挂屏为主体展品，以神坛底部一对造型奇特的神兽为原型制作主体雕塑，辅之以大型壁画“长江文明之源”。
综合馆分为6个单元：第一单元为“雄踞西南——古蜀2000年的沧桑史”；第二单元为“物华天府——三星堆的农业与商贸”；第三单元为“化土成器——三星堆陶器”；第四单元为“以玉通神——三星堆玉石器”；第五单元为“烈火熔金——三星堆冶炼”；第六单元为“通天神树——古蜀人智慧与精神的象征”。
青铜器馆:
青铜器馆以青铜人首鸟身像为主体标志性雕塑，辅以大型铜质浮雕背屏 ，通过连续递进的场景组合，全面系统地展示三星堆的青铜雕像群及一批古蜀青铜神品重器。青铜器馆分六个展厅，分别为：一展厅为“铜铸幻面，寄载魂灵——奇秘面具”；二展厅为“赫赫诸神，森森群巫——神巫群像”；三展厅为“皇天后土，人神共舞——祭祀大典”；四展厅为“矗立凡间，沟通天地——群巫之长”；五展厅为“千载蜀魂——奇绝的宗庙神器”；六展厅为“心路历程——三星堆考古录”。
出境展览
三星堆博物馆注重与国际间、馆际间的展览交流与合作。三星堆文物曾先后出展十多个国家和地区，并在国内十几个博物馆举办了特展。